CN102233428B - 大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，将按所需配方配置的原料制成平均粒度为2.9～3.3μm的细粉，并将其加入成型压机的金属模腔中，通过设置成型磁场，使细粉在电磁感应取向磁场下用压制成型的方式制作成小块生坯，特点是选取至少两块小块生坯，在保证各个小块生坯的取向一致的前提下，选取小块生坯的结合面，清除每个小块生坯的结合面上的钕铁硼附粉，将各个小块生坯对接后放入橡胶制成的模盒中，将模盒真空封装，在180～220Mpa的等静压力下使封装体等静压保压8～13秒，取出对接后的生坯结合体移入烧结盆，在真空炉中烧结形成致密的大块钕铁硼坯体，优点是用现有的通用设备就可以生产出大块的烧结钕铁硼永磁材料，精度高、磁性能稳定且制备成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种烧结钕铁硼永磁材料制备方法，尤其是涉及一种大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法。
背景技术
烧结钕铁硼永磁材料是目前磁性最强的磁性材料，广泛应用电磁、电声、磁力、核磁和电子加速发光等学科，如各种各样的电机、喇叭、磁耦合装置、医疗摄像设备和自由电子振荡器等器械和装置。
通常制作烧结钕铁硼首先把原材料放在真空电磁感应炉熔炼浇注成铸锭或速凝片，接着对铸锭机械破碎或者速凝片氢碎制成粗粉，粗粉经过高压气体加速、相互之间碰撞而形成细粉。这些钕铁硼细粉在电磁感应取向磁场下在一定的型腔内压制成生坯，生坯经等静压后转入真空炉内脱气并在高温保温烧结形成致密的块体。之后，烧结成的钕铁硼采用砂轮磨削、金刚石金属片切割、电火花切割或打孔等机械加工方式，加工各种形状，最后表面处理。
某些产品如核磁共振、大发电机和电动机等需要大块的钕铁硼永磁材料，而采用上述的制备方法不仅使用的设备大，成本高，技术要求也非常高，材料的均匀性比较难控制，而且尺寸具有一定的局限性。人们为了降低成本和制备的技术难度以及磁场均匀性要求，通常制作的烧结钕铁硼永磁材料经过加工后，直接用胶水粘结两块磁体形成大块。但是这种粘胶工艺同样也存在一些问题，其一是由于粘胶层、两块磁体尺寸累积成大块尺寸，尺寸精度不高，且粘胶层不导磁，削弱磁性能；其二要求粘胶时两块磁体对接要相当精确，如精确度控制不好易错位；其三增加粘胶工序加大了生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中采用粘胶工艺生产大块烧结钕铁硼永磁材料尺寸精度差、易错位和成本高的缺点，提供一种尺寸精度高、工艺稳定、性能一致的大块料烧结钕铁硼永磁材料的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，包括将按所需配方配置的原料制成平均粒度为2.9~3.3μm的细粉，并将细粉加入成型压机的金属模腔中，通过设置成型磁场，使细粉在电磁感应取向磁场下用压制成型的方式制作成小块生坯，选取至少两块所述的小块生坯，在保证各个小块生坯的取向一致的前提下，选取所述的小块生坯的结合面，清除每个小块生坯的结合面上的钕铁硼附粉，将各个小块生坯对接后放入橡胶制成的模盒中，将所述的模盒真空封装，在180~220Mpa的等静压力下使封装体等静压保压8~13秒，取出对接后的生坯结合体移入烧结盆，在真空炉中烧结形成致密的大块钕铁硼坯体。
所述的结合面为取向面。
清除所述的结合面上的钕铁硼附粉是用毛刷清除取向过的钕铁硼附粉，并用毛刷头垂直触及结合面，在结合面上形成小针状凹坑。
所述的橡胶包括天然橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶或乙丙橡胶。
所述的模盒尺寸与放入所述的模盒中对接后的各个小块生坯的总体尺寸为过盈配合。
在真空炉中烧结形成致密的大块钕铁硼坯体是在1000~1100℃温度下保温烧结3~6个小时。
所述的细粉制备过程是：将原材料放在真空电磁感应炉熔炼，在1400℃~1500℃温度下浇注成厚度为0.2～0.6mm的速凝片，然后在氢碎炉中对速凝片氢碎制成颗粒大小为0.1～3mm的粗粉，再将所述的粗粉在气流磨制粉设备经过0.6～0.7Mpa的高压气体加速，使其相互之间碰撞形成所述的细粉。
与现有的粘胶技术相比，本发明的优点在于：克服了需在配备巨大磁场和巨大动力系统设备才能制作大块坯料的缺陷，利用橡胶制成具有弹性的模盒，并将各个小块生坯对接后放入其中，通过将整个模盒进行等静压处理，用现有的通用设备就可以生产出大块的烧结钕铁硼永磁材料，生产的大块烧结钕铁硼永磁材料没有粘胶层，也不会因为多块小块生坯的拼接而产生机械加工公差累积造成公差放大；本发明方法制备的大块钕铁硼永磁体精度高、磁性能稳定且制备成本低。在结合面上形成小针状凹坑可以增加相互之间的结合力；而使模盒尺寸与放入模盒中对接后的各个小块生坯的总体尺寸为过盈配合的目的则是使模盒对小块生坯施加压紧力，促进各个小块生坯的拼接。
附图说明
图1为本发明实施例1中压坯制作过程示意图；
图2为本发明实施例1中橡胶模盒的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
把金属钕、镨钕、镝铁、纯铁、硼铁、金属铜、铝和铌铁等原材料按照需要的配方配料后放入真空电磁感应炉在1400℃~1500℃熔炼浇注成速凝片，厚度在0.2～0.6mm，接着在氢碎炉对速凝片氢碎制成粗粉，颗粒大小为0.1～3mm。粗粉在气流磨制粉设备中经过0.6～0.7Mpa的高压气体加速，相互之间碰撞而形成平均粒度为3.1μm的细粉。
在普通的烧结钕铁硼成型压机中，设置成型磁场为1.4T，称取以上细粉1629g，细粉倒入型腔截面为63.5×105.0mm金属模具中，细粉在电磁感应取向磁场下压制成第一块小块生坯1，测得成型后尺寸为63.6×61.0×105.3mm（生坯精度为±0.50mm），其中105.3为取向方向，生坯密度3.99g/cm3。然后用同样的方式制作第二块小块压坯2，用漆刷之类的毛刷清除取向平面63.6×61.0上的钕铁硼附粉，用毛刷头垂直触及，形成小针状凹坑，对接两块小块压坯，对接后放入尺寸为63.4×60.8×210.0的丁腈橡胶制作的模盒4中，将模盒4真空封装，在等静压力200MPa，保压10秒，取出对接后的生坯结合体3移入烧结盆，生坯结合体3经过等静压后密度提高到4.5g/cm3。在真空炉中1055℃的温度下保温r烧结4小时形成致密的大块钕铁硼坯体，尺寸为53×53×152.6。
烧结后，直接砂轮六面磨制，形成尺寸为50.8×50.8×150mm的大方块料。随意取样切割成φ10×10的样柱，将样柱在中国计量科学研究院生产的NIM-2000磁测仪检测，检测结果如下。
这种大块烧结钕铁硼永磁材料直接用于0.4T核磁共振成像系统中。其尺寸精度可达±0.02mm，精度高，性能稳定。
Claims (7)
1.一种大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，包括将按所需配方配置的原料制成平均粒度为2.9~3.3μm的细粉，并将细粉加入成型压机的金属模腔中，通过设置成型磁场，使细粉在电磁感应取向磁场下用压制成型的方式制作成小块生坯，其特征在于：选取至少两块所述的小块生坯，在保证各个小块生坯的取向一致的前提下，选取所述的小块生坯的结合面，清除每个小块生坯的结合面上的钕铁硼附粉，将各个小块生坯对接后放入橡胶制成的模盒中，将所述的模盒真空封装，在180~220Mpa的等静压力下使封装体等静压保压8~13秒，取出对接后的生坯结合体移入烧结盆，在真空炉中烧结形成致密的大块钕铁硼坯体。
2.根据权利要求1所述的大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，其特征在于所述的结合面为取向面。
3.根据权利要求1所述的大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，其特征在于清除所述的结合面上的钕铁硼附粉是用毛刷清除取向过的钕铁硼附粉，并用毛刷头垂直触及结合面，在结合面上形成小针状凹坑。
4.根据权利要求1所述的大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，其特征在于所述的橡胶包括天然橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶或乙丙橡胶。
5.根据权利要求1所述的大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，其特征在于所述的模盒尺寸与放入所述的模盒中对接后的各个小块生坯的总体尺寸为过盈配合。
6.根据权利要求1所述的大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，其特征在于在真空炉中烧结形成致密的大块钕铁硼坯体是在1000~1100℃温度下保温烧结3~6个小时。
7.根据权利要求1所述的大块烧结钕铁硼永磁材料的制备方法，其特征在于所述的细粉制备过程是：将原材料放在真空电磁感应炉熔炼，在1400℃~1500℃温度下浇注成厚度为0.2～0.6mm的速凝片，然后在氢碎炉中对速凝片氢碎制成颗粒大小为0.1～3mm的粗粉，再将所述的粗粉在气流磨制粉设备经过0.6～0.7Mpa的高压气体加速，使其相互之间碰撞形成所述的细粉。
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